DE3906463A1 - Verfahren zur herstellung von n-hydroxyalkyl-substituierten derivaten von 3,4,5-trihydroxypiperidinen - Google Patents
Verfahren zur herstellung von n-hydroxyalkyl-substituierten derivaten von 3,4,5-trihydroxypiperidinenInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur
Herstellung N-hydroxyalkyl-substituierter 3,4,5-Tri
hydroxypiperidine der Formel I
worin
n für 1 oder 2 steht und
R jeweils unabhängig voneinander Wasserstoff oder einen gegebenenfalls substituierten, geradkettigen, verzweigt oder cyclisch gesättigten oder ungesättigten oder einen gegebenenfalls substituierten aromatischen oder heterocyclischen Rest darstellt.
n für 1 oder 2 steht und
R jeweils unabhängig voneinander Wasserstoff oder einen gegebenenfalls substituierten, geradkettigen, verzweigt oder cyclisch gesättigten oder ungesättigten oder einen gegebenenfalls substituierten aromatischen oder heterocyclischen Rest darstellt.
Verbindungen der Formel I sind potente Inhibitoren für
α-Glycosidasen, insbesondere für Disaccharidasen. Daher
sind diese Verbindungen wertvolle Mittel zur Beeinflussung
einer Vielzahl von Stoffwechselvorgängen, insbesondere
können sie als Mittel gegen Diabetes verwendet werden.
(Europäische Patentanmeldung 00 00 947 A1). Ebenso
weisen diese Verbindungen gute herbizide Wirkungen auf
(DE-OS 30 24 901 A1).
Die zu ihrer Synthese eingeschlagenen Wege gehen aus von
den 3,4,5-Trihydroxipiperidinen der Formel II
wobei die Verbindungen der Formel II mit Carbonylverbindung
in Gegenwart eines Wasserstoff-Donor-Reduktionsmittels
umgesetzt werden (EP 00 00 947 A1).
Des weiteren ist bekannt, daß man Verbindungen der Formel
I erhält, wenn man Verbindungen der Formel II mit
reaktiven Alkylierungsmitteln wie z. B. Ethylenoxid in
an sich bekannter Weise umsetzt (DE-OS 30 24 901 A1).
Verfahren zur Herstellung von Verbindungen der Formel I
sind in der Europäischen Patentanmeldung 947 A1 und in
den Deutschen Offenlegungsschriften 30 24 901 A1 und
36 11 841 A1 zitiert.
Diesen bekannten Verfahren haften eine Reihe unterschiedlicher
Nachteile an, wie insbesondere die Umsetzung
mit gasförmigen, canzerogenen Einsatzstoffen, Verwendung
teurer, schwer zugänglicher Einsatzkomponenten,
lange Reaktionszeiten, Reaktion mit schwer handhabbaren
selbst- oder leichtentzündlichen komplexen Hydriden oder
teuren Edelmetallkatalysatoren.
Zudem sind teure technische Einrichtungen notwendig, um
den bestimmungsgemäßen Gebrauch kritischer Einsatzstoffe
zu gewährleisten.
Diese Nachteile lassen sich durch das erfindungsgemäße
Verfahren zur Herstellung von N-hydroxyalkyl-substituierten
3,4,5-Trihydroxypiperidinen vermeiden.
Es wurde gefunden, daß man Verbindungen der Formel I auf
einfache, wirtschaftliche Weise und in hohen Ausbeuten
erhält, wenn man Verbindungen der Formel II in Ammoniumverbindungen
der Formel III
überführt, worin
X Halogen, -SO₃CH₃,
X Halogen, -SO₃CH₃,
bedeutet,
die so erhaltenen Substanzen mit Verbindungen der Formel IV
die so erhaltenen Substanzen mit Verbindungen der Formel IV
umsetzt, worin
R jeweils unabhängig voneinander Wasserstoff oder einen gegebenenfalls substituierten, geradkettigen, verzweigten oder cyclischen gesättigten oder ungesättigten oder einen gegebenenfalls substituierten aromatischen oder heterocyclischen Rest bedeutet,
n 1 oder 2 bedeutet, sowie
R jeweils unabhängig voneinander Wasserstoff oder einen gegebenenfalls substituierten, geradkettigen, verzweigten oder cyclischen gesättigten oder ungesättigten oder einen gegebenenfalls substituierten aromatischen oder heterocyclischen Rest bedeutet,
n 1 oder 2 bedeutet, sowie
wobei n 1 oder 2 bedeutet,
R₃ für Alkyl oder verzweigtes Alkyl steht, bei Temperaturen zwischen 20°C und 180°C vorzugsweise zwischen 60°C und 160°C umgesetzt und anschließend über einen basischen Ionenaustauscher aufarbeitet. Die Reaktion kann ohne oder gegebenenfalls unter Verwendung eines geeigneten Verdünnungsmittels erfolgen.
R₃ für Alkyl oder verzweigtes Alkyl steht, bei Temperaturen zwischen 20°C und 180°C vorzugsweise zwischen 60°C und 160°C umgesetzt und anschließend über einen basischen Ionenaustauscher aufarbeitet. Die Reaktion kann ohne oder gegebenenfalls unter Verwendung eines geeigneten Verdünnungsmittels erfolgen.
Es ist bereits bekannt geworden, daß man bei der Umsetzung
von Verbindungen der Formel IV mit Aminen sowohl
Hydroxyurethane erhält [Zh. Org. Khim. 19 (3), 498-501
(1983); Inform. Chimi 111, 133-7 (1972)] als auch durch
Reaktion mit β-Hydroxyaminen entsprechend substituierte
Oxazolidone resultieren [Chem. Ber. 93, 1975-1982
(1960)]. Ebenfalls ist bekannt geworden, daß hydroxy
alkylsubstituierte Amine erhalten werden, wenn man Amin-
Hydrohalogenide mit Verbindungen der Formel IV unter
geeigneten Bedingungen zur Reaktion bringt [Bull. Chem.
Soc. 47 (2), 405-409 (1974)]. Des weiteren zählt zum
Stand der Technik, daß hydroxyalkyl-substituierte Zucker
zugänglich sind, wenn geeignete Zucker mit Verbindungen
der Formel IV reagieren [Ind. J. Chem. 9, 1081-1082
(1971)], sowie cyclische Carbonate isoliert werden können
bei der Umsetzung von Verbindungen der Formel IV mit
Aminozuckern [J. Chem. Soc. Perkin I 1972, 248-254] oder
anderen polyhydroxy-Verbindungen [Bull. Chem. Soc. 46,
550-553 (1973)].
Es ist nun als überraschend zu bezeichnen, daß gemäß der
erfindungsgemäßen Umsetzung als einzige Reaktionsprodukte
in hohen Ausbeuten N-hydroxyalkyl-substituierte
3,4,5-Trihydroxypiperidine der Formel I
resultieren, da man im Hinblick auf den Stand der Technik
erwarten mußte, daß sich neben Oxazolidon- oder
Urethanderivaten Hydroxyalkylierungsprodukte sowie cyclische
Carbonate bilden sollten.
Das erfindungsgemäße Verfahren weist eine Reihe von Vorteilen
auf. Kostengünstige, leicht zugängliche Einsatzstoffe
kommen zur Anwendung. Hochreaktive sowie schwer
handhabbare, gasförmige und canzerogene Einsatzstoffe
können vermieden werden. N-hydroxy-alkyl-substituierte
3,4,5-Trihydroxypiperidine lassen sich somit wesentlich
preiswerter, sicherer und zudem einfacher als nach den
bekannten Verfahren herstellen.
Verwendet man bei dem erfindungsgemäßen Verfahren als
Edukt beispielsweise Desoxymannojirimyin-Hydrobromid V
und Ethylencarbonat VI mit N-Methylpyrrolidon als Verdünnungsmittel,
so läßt sich der Ablauf der Reaktion
durch folgendes Formelschema beschreiben:
Durch Bindung des Bromid-Ions an einen basischen Ionenaustauscher
erhält man als Reaktionsprodukt 1,5-Dideoxy-
1,5-[(2-hydroxyethyl)imino]-D-Mannitol VII.
Die als Ausgangsstoffe eingesetzten Aminozucker der allgemeinen
Formel III sind leicht nach bekannten Methoden
zugänglich und können aus dem gleichfalls leicht erhältlichen
3,4,5-Trihydroxy-piperidinen Formel II [DE
36 11 841 A1; Tetrah. Lett. 29 (37), 4647-4648 (1988)]
durch Umsetzung mit HX hergestellt werden, wobei für
steht.
Bevorzugt wird für X Halogen, besonders bevorzugt Cl und
Br.
Als weitere Einsatzstoffe dienen Verbindungen der Formel
IV.
Vorzugsweise steht für R jeweils unabhängig voneinander
Wasserstoff, geradkettiges, verzweigtes oder cyclisches
Alkyl mit 1 bis 8 C-Atomen, bevorzugt 1 bis 4 C-Atome,
für gegebenenfalls substituiertes Phenyl, für gegebenenfalls
substituierten heterocyclischen Rest mit 3 bis 8,
insbesondere 3 bis 6 Ringgliedern. Besonders bevorzugt
steht R für Wasserstoff, Methyl, Ethyl, n-Propyl, iso-
Propyl sowie n-Butyl.
Vorzugsweise steht für n 1 oder 2.
Für y steht vorzugsweise
Ganz besonders bevorzugt steht Y für
Die Verbindungen der Formel IV sind leicht zugänglich
oder leicht synthetisierbare Verbindungen [Houben-Weyl,
Kohlensäurederivate Bd. E4 S. 82 ff (1983)].
Die Reaktion kann sowohl ohne Lösungsmittel als auch mit
einem geeigneten Lösemittel durchgeführt werden. Als
Lösemittel können Wasser und alle inerten organischen
Lösemittel verwendet werden, die sich unter den Reaktions
bedingungen nicht verändern.
Hierzu gehören bevorzugt Alkohole wie Ethanol, Isopropanol,
n-Butanol, Ethylenglycol oder Propylenglycol, Hydroxyether
wie Ethylenglycolmonomethylether, Ethylen
glycolmonoethylether, 1,2-Propylenglycol-1-methylether,
Benzylglycol oder Phenylglycol, Formamide wie Dimethylformamid
oder Diethylformamid, substituierte Harnstoffe
und cyclische Harnstoffe wie Tetramethylharnstoff,
Tetraethylharnstoff, N,N-Dimethylethylenharnstoff oder
N,N-Dimethylpropylenharnstoff. Amide und cyclische Amide
wie N,N-Dimethylacetamid, N,N-Diethylacetamid, N-Methylpyrrolidon,
N-Ethylpyrrolidon, N-Methylpiperidon, N-
Ethylpiperidon, N-Methylcaprolactam oder N-Ethylcaprolactam.
Ebenso können Gemische oder mehrphasige Mischungen
der genannten Lösemittel eingesetzt werden.
Gleichfalls eignen sich alle hier nicht näher bezeichneten
Lösemittel, die gemäß dem Stand der Technik ähnliche
oder gleiche Löseeigenschaften aufweisen.
Die Reaktionstemperaturen können in einem großen Bereich
variiert werden. Im allgemeinen arbeitet man in einem
Bereich von 20°C bis 180°C, bevorzugt von 60°C bis
160°C, insbesondere von 90°C bis 140°C.
Die Umsetzung kann bei Normaldruck, aber auch bei erhöhtem
oder erniedrigtem Druck durchgeführt werden. Im allgemeinen
arbeitet man bei Normaldruck. Die Reaktion kann
unter einem Inertgas wie Stickstoff oder Argon durchgeführt
werden.
Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
ist das Verhältnis der an der Reaktion beteiligten
Stoffe beliebig. Im allgemeinen werden zur Herstellung
der Verbindungen der Formel I für 1 Mol einer Verbindung
der Formel II 1 bis 2 Moläquivalente der Verbindung der
Formel IV eingesetzt.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird beispielsweise
1,5-Didesoxy-1,5-imino-D-Iditol-Hydrobromid
VII in N,N-Dimethylethylenharnstoff bei 50°C gelöst, 2
Moläquivalente Ethylencarbonat VI hinzugefügt und bei
120°C gerührt. Der Umsatz wird chromatographisch verfolgt.
Zur Isolierung des Produktes wird das Lösemittel im
Vakuum abdestilliert, das Reaktionsgemisch in Wasser
aufgenommen und mit einem basischen Ionenaustauscher,
z. B. Lewatit® MP 500 OH-Form versetzt. Ihr Einsatz kann
durch Zugabe des Austauschers zur Lösung von VIII oder
auch in Säulen erfolgen.
Die produkthaltige Lösung wird aufkonzentriert und aus
geeigneten Lösemitteln umkristallisiert.
Als Ionenaustauscher kommen prinzipiell alle schwach und
stark basischen Typen zur Anwendung.
Sie können sowohl gelförmig als auch makroporös sein.
Bevorzugt sind stark basische, makroporöse Ionenaustauscher.
Eine Suspension aus 1,5-Didesoxy-1,5-imino-D-Glucitol
(500 g) in Isopropanol (2 l) werden mit 48%iger Brom
wasserstoffsäure (620 g) versetzt. Die Suspension wird
2 Stunden bei 40°C gerührt, auf 0°C abgekühlt und das
Produkt durch Filtration isoliert.
Ausbeute: 700 g (93% der Theorie);
Fp: 184°C.
Fp: 184°C.
Die Herstellung erfolgt analog Beispiel 1 aus 1,5-Didesoxy-
1,5-imino-D-Mannitol und 48%ige Bromwasserstoffsäure.
Ausbeute: 89% der Theorie;
C₆H₁₄NO₄Br (244,1)
Ber.: C 29,5%; H 5,8%; N 5,7%; Br 32,7%;
Gef.: C 29,8%; H 5,8%; N 5,8%; Br 32,3%.
Ber.: C 29,5%; H 5,8%; N 5,7%; Br 32,7%;
Gef.: C 29,8%; H 5,8%; N 5,8%; Br 32,3%.
Die Herstellung erfolgte analog Beispiel 1 aus 1,5-
Didesoxy-1,5-imino-D-Galactitol und entsprechenden Mol
verhältnissen an 37%iger Salzsäure.
Ausbeute: 91% der Theorie
Fp: 160-162°C.
Ausbeute: 91% der Theorie
Fp: 160-162°C.
Die Lösung aus 1,5-Didesoxy-1,5-imino-D-Glucitol-Hydrobromid
(200 g) und Ethylencarbonat (144 g) in N,N-Dimethyl
ethylenharnstoff (1 l) wird 3 Stunden bei 120°C gerührt.
Nach dem Abdestillieren des Lösungsmittels im
Vakuum löst man den Rückstand in 1,8 l entsalztem Wasser,
spült die Lösung über eine Säule mit 2 l Lewatit®
MP 500 OH-Form und spült mit entsalztem Wasser nach
(3 Säulenvolumina). Das Eluat wird im Vakuum konzentriert
und der Rückstand aus Wasser/Ethanol umkristallisiert.
Ausbeute: 137 g (81% der Theorie);
Fp: 144°C.
Fp: 144°C.
Die Herstellung erfolgt analog Beispiel 4 aus 1,5-Didesoxy-
1,5-imino-D-Galactitol-Hydrochlorid. Als Reagenz
wird Ethylensulfid statt Ethylencarbonat verwendet.
Ausbeute: 48% der Theorie;
Massenspektrum:
Der wichtigste Peak im oberen Massenbereich liegt bei m/e=176 (M-CH₂OH).
Massenspektrum:
Der wichtigste Peak im oberen Massenbereich liegt bei m/e=176 (M-CH₂OH).
Die Herstellung erfolgt analog Beispiel 4 aus 1,5-Didesoxy-
1,5-imino-D-Gluticol-Hydrobromid. Als Reaganz verwendet
man 1,2-Propylencarbonat und als Lösungsmittel
N-Methylpyrrolidon.
Ausbeute: 56% der Theorie;
Fp: 162-164°C.
Fp: 162-164°C.
Die Substanz ist ein Gemisch zweier diastereomerer Verbindungen.
Die Herstellung erfolgt analog Beispiel 4 aus 1,5-Didesoxy-
1,5-imino-D-Gluticol-Hydrobromid und 1,3-Propylencarbonat.
Ausbeute: 72% der Theorie;
Massespektrum: m/e: 222(M+H).
Massespektrum: m/e: 222(M+H).
Die Herstellung erfolgte analog Beispiel 4 aus 1,5-Didesoxy-
1,5-imino-D-Glucitol und 5,5-Dimethyl-1,3-dioxan-
2-on. Als Lösemittel wurde N-Methylpyrrolidon gewählt.
Die Reaktionstemperatur betrug 130 bis 140°C.
Ausbeute: 73% der Theorie;
C₁₁H₂₃NO₅ (249,3)
Ber.: C 53,0%; H 9,2%; N 5,6%;
Gef.: C 52,8%; H 9,4%; N 5,5%.
C₁₁H₂₃NO₅ (249,3)
Ber.: C 53,0%; H 9,2%; N 5,6%;
Gef.: C 52,8%; H 9,4%; N 5,5%.
Claims (5)
1. Verfahren zur Herstellung N-hydroxyalkyl-substituierter
3,4,5-Trihydroxypiperidine der Formel I
worin
n für 1 oder 2 steht und
R jeweils unabhängig voneinander Wasserstoff oder einen gegebenenfalls substituierten, geradkettigen, verzweigt oder cyclisch gesättigten oder ungesättigten oder einen gegebenenfalls substituierten aromatischen oder heterocyclischen Rest darstellt, dadurch gekennzeichnet, daß man 3,4,5-Trihydroxy- piperidine der Formel II in eine Ammoniumverbindung der Formel III überführt, worin bedeutet, diese Verbindung anschließend mit Verbindungen der Formel IV umsetzt, worin R und n die oben angegebenen Bedeutungen haben können und steht,
R₃ für Alkyl oder verzweigtes Alkyl steht.
n für 1 oder 2 steht und
R jeweils unabhängig voneinander Wasserstoff oder einen gegebenenfalls substituierten, geradkettigen, verzweigt oder cyclisch gesättigten oder ungesättigten oder einen gegebenenfalls substituierten aromatischen oder heterocyclischen Rest darstellt, dadurch gekennzeichnet, daß man 3,4,5-Trihydroxy- piperidine der Formel II in eine Ammoniumverbindung der Formel III überführt, worin bedeutet, diese Verbindung anschließend mit Verbindungen der Formel IV umsetzt, worin R und n die oben angegebenen Bedeutungen haben können und steht,
R₃ für Alkyl oder verzweigtes Alkyl steht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei X für Cl oder Br
steht.
3. Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 und 2, wobei R
jeweils unabhängig voneinander für Wasserstoff,
geradkettiges, verzweigtes oder cyclisches Alkyl
mit 1 bis 8 C-Atomen, für gegebenenfalls substituiertes
Phenyl oder für einen gegebenenfalls substituierten
heterocyclischen Rest mit 3 bis 8 Ringgliedern
steht.
4. Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 3, wobei R
Wasserstoff, Methyl, Ethyl, n-Propyl, iso-Propyl
oder n-Butyl bedeutet.
5. Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 4, wobei Y
bedeutet.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19893906463 DE3906463A1 (de) | 1989-03-01 | 1989-03-01 | Verfahren zur herstellung von n-hydroxyalkyl-substituierten derivaten von 3,4,5-trihydroxypiperidinen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19893906463 DE3906463A1 (de) | 1989-03-01 | 1989-03-01 | Verfahren zur herstellung von n-hydroxyalkyl-substituierten derivaten von 3,4,5-trihydroxypiperidinen |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3906463A1 true DE3906463A1 (de) | 1990-09-06 |
Family
ID=6375234
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19893906463 Withdrawn DE3906463A1 (de) | 1989-03-01 | 1989-03-01 | Verfahren zur herstellung von n-hydroxyalkyl-substituierten derivaten von 3,4,5-trihydroxypiperidinen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3906463A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0425929A1 (de) * | 1989-11-01 | 1991-05-08 | Bayer Ag | Verfahren zur Herstellung von Zwischenprodukten und zur Synthese von N-(2-Hydroxyethyl)-2-hydroxymethyl-3,4,5-trihydroxypiperidine |
-
1989
- 1989-03-01 DE DE19893906463 patent/DE3906463A1/de not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0425929A1 (de) * | 1989-11-01 | 1991-05-08 | Bayer Ag | Verfahren zur Herstellung von Zwischenprodukten und zur Synthese von N-(2-Hydroxyethyl)-2-hydroxymethyl-3,4,5-trihydroxypiperidine |
US5071990A (en) * | 1989-11-01 | 1991-12-10 | Bayer Aktiengesellschaft | Preparation of intermediates and the synthesis of n-(2-hydroxyethyl)-2-hydroxymethyl-3,4,5-trihydroxypiperidines |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8130 | Withdrawal |